2020 Fiscal Year Annual Research Report
Plasma and liquid metal interactions under strong magnetic field
| Project/Area Number |
17H01367
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
上田 良夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30193816)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 祐介 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00433326)
帆足 英二 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40520698)
仲野 友英 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員(定常) (50354593)
沖田 隆文 大阪大学, 工学研究科, 助教 (50772183)
古河 裕之 公益財団法人レーザー技術総合研究所, 理論・シミュレーションチーム, 研究員 (70222271)
伊庭野 健造 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80647470)
Lee HeunTae 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90643297)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | プラズマ・壁相互作用 / 液体金属 / 高磁場 / 蒸気遮蔽効果 / タングステン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１）高磁場下での溶融W層の挙動観察とモデリング：ミリ秒パルス高磁場下（最大5T, ピーク持続時間5ms）で、ミリ秒パルスNd:YAGレーザー(波長1.06 μm、最大6.4 GW/m2、0.6 mmのスポットサイズ)を用いて可変パルス熱負荷をW試料に照射し、W溶融層を形成した。溶融層の安定性に対する高磁場の影響を観察するため、溶融W表面を高速カメラと長距離顕微鏡システムを用いて撮影した。径方向中心位置(r=0mm)での照射と径方向に移動した位置(r=5mm)での照射を比較すると、両者とも磁場に沿った方向への溶融層流れが観察された。また径方向に移動した位置での照射では、磁場垂直方向への移動も観察され、磁場勾配による電磁力の効果が示唆された。
２）蒸気遮蔽シミュレーションによるパルス負荷に対する制限と寿命の評価：熱パルス波形形状の蒸気遮蔽効果への影響を明らかにするため、蒸気遮蔽シミュレーションコードPIXYを用いて解析を行った。壁材料はBeを仮定した。損耗量と蒸気遮蔽による損耗低減比率を評価した。損耗量はPositive Ramp、Symmetric Triangle、Negative Rampの順番で小さくなることが確認された。また、逆に蒸気遮蔽による損耗低減比率はこの順番で大きくなることが確認された。Negative Rampでは、熱負荷流入の初期において材料表面から十分な蒸気が発生し、以降の熱負荷が効率よく遮蔽されたためであると考えられ、実際の核融合装置の熱パルスの場合は矩形波での評価より損耗が小さくなる可能性が示唆された。
３）プラズマ中でのタングステン粒子挙動観察と炉壁診断のための分光データ取得：レーザーアブレーションを用いて分光データを収集するために、ターゲット試料を固定するホルダの作成と焦点距離を調整するレーザー用レンズなど光学系の整備を行った。今後詳細計測を行う。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
